Ich bin neulich beim Selbstbau eines Verstärkerchens ins Grübeln
gekommen, ob wohl die Verzerrungen (Klirrfaktor, THD) eines
Verstärkers geringer sind, wenn die Lautsprecherboxen eine
Impedanz von 4 Ohm haben, also ein relativ großer Strom bei
einer geringen Spannung fließt – oder bei 8 Ohm, wenn bei einer
großen Spannung der Strom geringer bleibt als an 4 Ohm (wobei
die Leistung am Lautsprecher natürlich gleich bleiben muss).
Wo also bleiben die Verzerrungen durch die Endstufentransistoren am geringsten??
Kann man da eine Aussage machen oder ist da kein Unterschied?
Art der Last (Induktivität, Frequenzgang,Resonanzfrequenzen)
Du siehst, das ist ein sehr weites Feld der analogen
Schaltungstechnik.
Rein teorhetisch könnte es sein, das bei 4 Ohm die Spannungs-
verstärkung bei gleichem Eingangssignal halb so groß sein
muß und deshalb wegen der stärkeren Rückkopplung die Linearität
etwas besser ist (gilt für Spannungsverstärker, was ein
Leistungsverstärker im Grunde meist ist nämlich wenn
-> Impedanz Innenwiederstand der Quelle [Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
es gibt genau 2 Methoden zur Minimierung nichtlinearer Verzerrungen:
Kleinsignalaussteuerung. Dabei werden die Kennlinien der Transistoren, Mosfets oder Röhren nur so wenig ausgesteuert, daß man den Kennlinienabschnitt als Gerade ansehen kann.
Rückkopplung, genauer: Gegenkopplung
Methode 1 funktioniert nicht bei Verstärkern mit nennenswerter Ausgangsleistung. Also nimmt man Methode 2. Mit einer Gegenkopplung lassen sich die nichtlinearen Verzerrungen (=Klirrfaktor) auf beliebig kleine Werte bringen, in erster Näherung um den Faktor (Leerlaufverstärkung/Verstärkung mit GK) gegenüber einem Verstärker ohne GK verkleinern. Um den gleichen Faktor sinkt auch der dynamische Ausgangswiderstand des Verstärkers mit GK.
Der dyn. Ausgangswiderstand eines guten Nf-Verstärkers liegt im Bereich von Milliohm. Ob der Verstärker mit 4 oder 8 Ohm belastet wird, ist dabei hinsichtlich der nichtlin. Verzerrungen belanglos. Im übrigen sind die 4 bzw. 8 Ohm eine Impedanzangabe bei 1 kHz. Für tiefe Bässe nähert sich der Innenwiderstand eines Lautsprechers immer mehr seinem Gleichstromwiderstand und das sind nur einige zig Milliohm. Damit der Verstärker diese heftige Last treiben kann, braucht er den dynamisch per GK herabgesetzten niedrigen Ausgangswiderstand. Damit man für niedrige Frequenzen auf große Koppel-Kondensatoren im Verstärkerzug und besonders am Ausgang verzichten kann und trotzdem einen Verstärker ohne Gleichspannungsdrift erhält, hilft wieder eine GK. Die hält den ganzen Verstärker auch gleichspannungsmäßig im Griff. Die Gegenkopplung ist damit ein Hauptbestandteil in der Rezeptur für einen guten Nf-Verstärker.
zunächst zu Deiner Frage: Wenn Du an einen gegebenen Verstärker eine niederigere Lastimpedanz anschließt, kannst Du zunächst mit einem größeren Klirrfaktor rechnen. Aber:
Wenn der Verstärker von vorneherein auf die niederige Lastimpedanz ausgelegt wird, dann kann die Versorgungsspannung kleiner, der Versorgungsstrom größer (Transistoren für weniger Spannung aber mehr Strom), die Verstärkung kleiner und dadurch die Gegenkopplung stärker werden. Dadurch ergibt sich in erster Näherung theoretisch wieder der gleiche Klirrfaktor.
Ähnlich ist es beim Lautsprecher: Mit etwas mehr Windungen etwas dünneren Drahtes lässt sich bei dem selben Kupfervolumen(!) die doppelte Impedanz erreichen, alle anderen Verhaltensweisen bleiben dabei identisch.
Das ist aber alles etwas am Problem vorbei: Der Klirrfaktor eines Lautsprechers ist um 10er-Potenzen größer als der eines halbwegs brauchbaren NF-Verstärkers. Also kein Grund, sich den Kopf zu zerbrechen. Freilich, in den technischen Daten sieht so eine kleine Zahl für den Klirrfaktor schon besser aus…
Außerdem muss ich dem Wolfgang noch etwas widersprechen: Er schreibt, dass der DC-Widerstand eines Lautsprechers bei wenigen -zig Milliohm liegen würde und zieht daraus Schlüsse, wie sich ein Verstärker verhalten muss. Tatsächlich ist der DC-Widerstand aber ungefähr gleich der Nennimpedanz (in der Praxis ein wenig darunter, weil bei höheren Frequenzen die Impedanz auch höhrere Werte annehmen kann).
Grüße
Uwe
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